intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

[Xây Dựng] Giáo Trình Cơ Học Ứng Dụng - Cơ Học Đất (Lê Xuân Mai) phần 9

Chia sẻ: Dqwdqweferg Vgergerghegh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST
Báo xấu
87
lượt xem 13
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nếu chúng ta dùng sơ đồ 3 thể, tượng trưng cho thể tích đất, thì dễ dàng có khái niệm về phân lượng mỗi thể trong đất. Các tính chất cơ học của đất phụ thuộc trực tiếp vào tương tác của ba thể này với nhau, ngoài ra còn phụ thuộc vào ứng suất tác dụng lên đất và sự thay đổi nhiệt độ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: [Xây Dựng] Giáo Trình Cơ Học Ứng Dụng - Cơ Học Đất (Lê Xuân Mai) phần 9

  1. Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén Xeùt ñeán aùp löïc thuûy ñoäng pa = Ka γñn.z + γw z + Kaγ H1 pp = Kp γñn.z + γw z + Kpγ H1 Nghóa laø xem nhö lôùp thöù nhaát laø phuï taûi beà maët cuûa lôùp thöù hai :töùc laø q = γ H1 taùc ñoäng leân lôùp thöù hai vaø lôùp 2 coù chieàu cao ( H2 = H – H1) xem nhö bò chaát phuï taûi q vaø nöôùc ngaäp beà maët. H1 z K γd z H2 + + = K γ1 H1 K γ’H1 γwH1 K γ1 H1 + K γ’H1 +γwH1 Lôùp 1 (daøy H1) Lôùp 2 (daøy H1) Lôùp 2 (daøy H1) Do phaàn haït Do phaàn haït Do phaàn Nöôùc Hình 6-12: Caùch tính tuaàn töï aùp löïc ngang leân töôøng chaén Ta thaáy caùch tính raát ñôn giaûn: Lôùp 1 veõ trò soá aùp löïc tröôùc, lôùp 2 phaàn haït , lôùp 2 phaàn nöôùc • Coù aùp löïc thuûy ñoäng: Möa lieân tuïc coù theå laøm khoái ñaát ñaép sau töôøng suõng öôùt (baõo hoøa) Nöôùc ñöôïc thoaùt xuyeân qua töôøng chaén qua trung gian moät caùi chaên (meàn) thieát laäp ngay ôû saùt vaùch töôøng chaén hay naèm nghieâng ôû ñaâu ñoù ñaøng sau töôøng chaén nhö hình veõ: ∆h ∆h W U u γ nuoc R U a) b) Hình 6-12: aùp löïc ngang leân töôøng chaén khi coù aùp löïc thuûy ñoäng 4.4 Caùch tính aùp löïc ñaát leân töôøng chaén coù keå ñeán aùp löïc thuûy ñoäng: - Döïng löôùi thaám (löu voõng);
  2. Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén Thí duï tính toaùn coù xeùt ñeán aùp löïc thuûy ñoäng Do tính thaám cuûa taám huùt nöôùc lôùn hôn raát nhieàu so vôùi khoái ñaát ñaép sau töôøng, neân - xem nhö trong loã roãng cuûa taám huùt nöôùc khoâng coù aùp löïc nöôùc ( baèng aùp löïc khí quyeån), neân moãi ñieåm treân bieân giöõa taám huùt nöôùc vaø ñaát ñaép, chieàu cao toång coäng cuûa coät aùp = chieàu cao coät nöôùc ñoä cao. Ñöôøng ñaúng theá vì vaäy phaûi caét bieân naøy taïi nhöõng khoaûng thaúng ñöùng ñeàu nhau vaø baèng ∆h : Noùi khaùc ñi, bieân vöøa khoâng phaûi laø ñöôøng thaám maø cuõng khoâng phaûi laø ñöôøng ñaúng theá. - Toå hôïp cuûa troïng löôïng toång coäng vaø löïc nöôùc taïi bieân ñöôïc xeùt ñeán trong tính toaùn. Giaù trò cuûa aùp löïc nöôùc loã roãng taïi nhöõng ñieåm giao caét cuûa nhöõng ñöôøng ñaúng theá vaø maët tröôït ñöôïc tính vaø veõ vuoâng goùc vôùi maët phaúng tröôït. Löïc nöôùc taïi bieân U, taùc ñoäng vuoâng goùc vôùi maët tröôït, baèng dieän tích cuûa xuyeân ñoà aùp löïc ( Treân hai bieân khaùc cuûa khoái ñaát tröôït, löïc nöôùc =0) - Tính toång troïng löôïng cuûa neâm (khoái tröôït) - Nhöõng löïc taùc ñoäng treân neâm tröôït ñöôïc veõ thaønh ña giaùc löïc. - Töø ñoù xaùc ñònh aùp löïc chuû ñoäng leân töôøng chaén - Choïn maët tröôït khaùc vaø trôû laïi tieán haønh caùch laøm töông töï. - Sau nhieàu maët tröôït, xaùc ñònh ñöôïc maët tröôït coù löïc xoâ ngang chuû ñoäng laø lôùn nhaát. Ghi chuù: Caùch tính naøy aùp duïng cho töôøng chaén troïng löïc, khoâng aùp duïng cho töôøng moûng coù neo (do bieán daïng uoán cuûa töôøng baûn neân lyù thuyeát Coulomb khoâng thoûa ñaùng) Thí duï tính toaùn 6-3: Cho töôøng chaén ñaát nhö hình 6-12, vaùch thoaùt nöôùc thaúng ñöùng aùp saùt löng töôøng chaén. Xaùc ñònh löïc xoâ ngang leân töôøng khi ñaát sau töôøng trôû neân hoøan toaøn baõo hoøa do möa luõ khieán phaùt sinh doøng chaûy ñeàu veà phía vaùch thoaùt nöôùc. Giaû söû caùc thí nghieäm khaùc cho thaáy goùc maët phaúng tröôït seõ hôïp vôùi phöông ngang goùc 55o. Caùc thoâng soá ñaát ñaép thích hôïp laø c’ = 0, ϕ’ = 38o, δ= 15o vaø γBH = 20 kN/m2. Xaùc ñònh löïc xoâ ngang töôøng (a) neáu vaùch thoaùt nöôùc thaúng ñöùng nghieâng beân döôùi maët phaúng phaù hoaïi. (b) Khi khoâng coù heä thoáng thoaùt nöôùc naøo sau löng töôøng. Giaûi: Löu voõng xaùc ñònh tröôùc, nhö hình veõ. Tính thaám cuûa vaùch thoaùt nöôùc chaéc chaén phaûi cao hôn ñaát ñaép sau töôøng, neân vaùch thoaùt nuôùc vaãn khoâng baõo hoøa vaø aùp löïc nöôùc loã roãng beân trong vaùch thaám laø Zero (hay coøn ñöôïc xem nhö baèng aùp löïc khí quyeån). Moãi ñieåm treân bieân tieáp giaùp giöõa taám thoaùt vaø ñaát ñaép , chæ coù chieàu cao coät nöôùc cao ñoä. Ñöôøng ñaúng theá vì vaäy phaûi caét vaùch thoaùt nöôùc taïi nhöõng ñieåm thaúng ñöùng ñeàu nhau ∆h: Bieân thoaùt nöôùc baûn thaân noù khoâng phaûi ñöôøng ñaúng theá cuõng khoâng phaûi ñöôøng doøng. Ta duøng ôû ñaây toå hôïp : Trong löôïng toaøn boä vaø löïc nöôùc ôû bieân. Giaù trò ALNLR taïi ñieåm giao cuûa ñöôøng ñaúng theá vôùi maët phaúng phaù hoaïi ñöôïc tính toaùn vaø veõ vuoâng goùc vôùi maët phaúng (nhö hình). Dieän tích xuyeân ñoà aùp löïc U = 55 kN/m Toång troïng löôïng cuûa neâm ñaát W = 252 kN/m
  3. Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén Aûnh höôûng cuûa söï phaân taàng cuûa ñaát sau töôøng Nhöõng löïc taùc ñoäng treân neâm ñöôïc theå hieän treân hình 6-12b (ña giaùc löïc), Ñeå caân baèng, ña giaùc löïc kheùp kín , vaäy ta coù theå duøng ñoà giaûi ñeå xaùc ñònh Pa = 108 kN/m Löïc xoâ ngang Pacosδ = 105 kN/m Choïn caùc maët tröôït khaùc, caùch laøm töông töï. Sau cuøng ta xaùc ñònh ñöôïc trò soá lôùn nhaát cuûa löïc xoâ ngang chuû ñoäng. Khi vaùch thoaùt nöôùc naèm nghieâng: • Ñöôøng doøng vaø ñaúng theá phía treân vaùch thoaùt nöôùc laø thaúng ñöùng vaø naèm ngang nhö hình veõ sau: Hình 6-12: aùp löïc ngang leân töôøng chaén khi coù aùp löïc thuûy ñoäng vaø coù vaùch thoaùt nöôùc Nhö vaäy, taïi moãi ñieåm treân maët phaúng phaù hoaïi, ALNLR baèng khoâng. Daïng naøy ñöôïc öa chuoäng hôn vaùch thoaùt nöôùc thaúng ñöùng. Pa = ½ KaγBHH2 coù thaønh phaàn naèm ngang Pacosδ Ñoái vôùi tröôøng hôïp khoâng heà coù heä thoáng thoaùt nöôùc naøo sau töôøng, ALNLR laø aùp löïc thuûy tónh, cho neân löïc xoâ ngang seõ coäng vôùi löïc ñaïp cuûa nöôùc thuûy tónh naøy luoân. Töùc laø, Pacosδ (duøng troïng löôïng rieâng ñaåy noåi) + ½ γnuocH2 Caùc sinh vieân coù theå töï laøm tieáp. 4.5 Aõnh höôûng cuûa söï phaân taàng trong khoái ñaát sau töôøng: Ñaëc ñieåm : • Bieåu ñoà aùp löïc giaùn ñoaïn, coù böôùc nhaûy do thay ñoåi heä soá aùp löïc ngang: Do lôùp treân coù aùp löïc chuû hoaëc bò ñoäng thay ñoåi theo ñoä saâu, heä soá aùp löïc ngang K1 xuoáng lôùp thöù hai laïi chòu heä soá aùp löïc ngang (chuû hoaëc bò ñoäng) laø K2 K1γ1H1 H1 ϕ1 γ1 K1 H2 ϕ2 γ2 K2 + = K2γ1H1 K2γ2H2 K2γ1H1+K2γ2H2 Hình 6-13: Caùch tính aùp löïc ngang (chuû ñoäng hay bò ñoäng) leân töôøng chaén khi coù 2 lôùp ñaát
  4. Baøi taäp Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén ÔÛ Bieåu ñoà treân ϕ1 >ϕ2 neân böôùc nhaûy “ra”; ngöôïc laïi, neáu ϕ1 < ϕ2 böôùc K1γ1H1 nhaûy “voâ” nhö hình beân: Heä soá K laø vieát chung cho caû Ka (chuû ñoäng ) vaø Kp (bò ñoäng) Nhaän xeùt: a) Lôùp thöù nhaát laïi ñöôïc xem nhö moät phuï taûi taùc ñoäng leân lôùp thöù hai. Phöông thöùc naøy coù theå aùp duïng khi soá lôùp >2. b) Ñaát ñaép sau töôøng coù goùc ma saùt trong caøng lôùn, aùp löïc chuû K2γ1H1 ñoäng leân vaùch töôøng chaén hay cöø baûn caøng nhoû. 5 Moät soá bieän phaùp laøm giaûm aùp löïc ñaát leân töôøng chaén: Giaûm aùp löïc ñaát leân töôøng chaén ñeån giaûm kích thöôùc tieát dieän töôøng vaø haï giaù thaønh coâng trình. Coù theå giaûm aùp löïc ñaát leân töôøng chaén baèng caùch: - Choïn loaïi ñaát ñaép thích hôïp; - Ñoái vôùi ñaát taïi choã, caàn ñaàm neän toát ñeå ñaït ñöôïc dung troïng toái öu (naêng löôïng ñaàm neän ñaït toái öu) laøm taêng goùc ma saùt noäi vaø giaûm ñaùng keå aùp löïc ñaát chuû ñoäng; D 6 Söï saäp hoá ñaøo do khoâng choáng vaùch H/ 2 • ñöôøng phaù hoaïi laø ñöôøng cong (neùt C E chaám chaám) gaàn nhö laø ¼ cung troøn ñi qua ñaùy (ñieåm A) vaø coù tieáp tuyeán laø H ñöôøng keû töø khoaûng caùch H/2 thaúng Ñöôøng phaù ñöùng xuoáng. hoaïi tröôït B • Ñoáng ñaát CDE taùc ñoäng aùp löïc leân haøo A gaây saäp thaønh hoá vaø thaäm chí voàng ñaùy hoá leân. Hình 6-14: Hoá ñaøo ñaát dính vaø cung tröôït BAØI TAÄP 1. Coù moät caáu truùc töôøng chaén 8 meùt ñaát seùt. Möùc nöôùc ngaàm 4 m saâu beân döôùi beà maët ñaát. Caùc thoâng soá ñoä beàn (söùc choáng caét ) qua phaân tích kyõ hôn ghi nhaän ñöôïc laø c’ = 8kN/m2 vaø ϕ’ = 27o. Löïc dính beát giöõa ñaát seùt vaø vaät lieäu töôøng laø cw = ½ c’; goùc ma saùt ngoaøi giöõa vaät lieäu töôøng vaø ñaát laø δ = 2/3 ϕ’. Troïng löôïng rieâng cuûa ñaát caû treân vaø döôùi möùc nöôùc ngaàm ñeàu laø 20 kN/m3. Haõy xaùc ñònh söï phaân boá aùp löïc cuûa ñaát leân töôøng chaén naøy. (Gôïi yù: Döôùi MNN, ñaát chòu taùc ñoäng ñaåy noåi. Tính vaø veõ bieåu ñoà aùp löïc theo ñoä saâu) 2. Hoá ñaøo cuûa moät coïc Barrette coù daïng moät caùi haøo nhö hình 6-15. Goïi aùp löïc cuûa dung dòch bôm vaøo beân trong haøo laø P coù trò soá P = ½ γben(nH)2, trong ñoù H laø chieàu cao ñaát phaûi ñaøo, nH laø chieàu cao cuûa khoái dung dòch tính töø ñaùy haøo. Troïng löôïng cuûa khoái ñaát laø W = ½ γH2cotα. Hoûi trong tröôøng hôïp vaùch baèng ñaát seùt baõo hoøa nöôùc, ϕ = 0 vaø nhö vaäy ϕ = 45 o thì T = bao nhieâu ? α = 45o + 2 T W (Gôïi yù: Vieát caùc phöông trình caân baèng tónh hoïc MNN H theo phöông ngang vaø ñöùng) nH mH 3. Moät töôøng chaén ñaát thaúng trôn (khoâng dính N P α beát ñaát ñöôïc), bò ñaåy nghieâng khoâng tröôït Hình 6-15: Hoá ñaøo trong ñaát ñöôïc giöõ vaùch baèng dung dòch bentonite
  5. Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén ngang.Öôùc tính ñoä chuyeån dòch cuûa ñænh töôøng ra khoûi vò trí ban ñaàu, sao cho traïng thaùi caân baèng chuû ñoäng ñöôïc thieát laäp, bieát raèng ñaát sau töôøng laø loaïi caùt khoâ, coù goùc ma saùt trong laø 34o. 4. Sau ñaây laø moâ taû veà moät töôøng chaén 2 lôùp ñaát : Lôùp treân laø caùt daøy 3m, coù γ1 = 18.2 kN/m3 , c1 =0 vaø goùc ma saùt trong laø ϕ1’ = 25o. Lôùp döôùi laø saïn soûi daøy 5m, coù γ2 = 21.8 kN/m3, c2 = 0 vaø goùc ma saùt trong laø ϕ2’ = 33o . Tính aùp löïc ñaåy ngang chuû ñoäng. (Gôïi yù: Veõ caùc bieåu ñoà aùp löïc chuû ñoäng theo kieåu taùch ra töøng phaàn aùp löïc do lôùp treân daàn truyeàn xuoáng lôùp döôùi, nhö baøi hoïc ôû tieåu muïc 4.5, roài toång hôïp treân moät hình veõ chung. Töø ñoù, tính dieän tích caùc xuyeân ñoà aùp löïc, ta coù ñoù laø trò soá löïc ñaåy ngang chuû ñoäng). 5. Giaûi laïi baøi treân, nhöng xeùt ñeán söï xuaát hieän möùc nöôùc ngaàm taïi cao trình ranh giôùi cuûa hai lôùp ñaát.
  6. Phaân giaûi baøi toaùn oån ñònh khi ϕ = 0 Oån ñònh cuûa maùi doác CHÖÔNG 7 OÅN ÑÒNH CUÛA MAÙI DOÁC Muïc tieâu cuûa chöông naøy: Bieát trình töï tính heä soá an toaøn oån ñònh: giaû thieát maët tröôït (thöôøng laø troøn), lieät keâ - taát caû caùc löïc taùc ñoäng leân caùc thaønh phaàn cuûa maùi doác (goàm löïc ñöùng vaø ngang, thaäm chí xieân), vieát caùc phöông trình caân baèng moâmen laáy quanh taâm tröôït troøn. Hieåu: Heä soá an toaøn oån ñònh (veà vaät lieäu, veà hình daïng toång theå…) laø moät tyû soá - giöõa phaàn giöõ (choáng söï xoay) chia cho phaàn gaây tröôït (gaây ra söï xoay). Khi coù caùc löïc (taûi troïng treân löng maùi doác) hay taùc ñoäng (möa luõ keùo daøi, nöôùc ngaàm daâng leân…) töû soá giaûm trong khi maãu soá taêng, daãn ñeán phaân soá giaûm. Laøm ñöôïc gì sau khi hoïc xong chöông naøy? - Töø soá lieäu cô lyù cuûa ñaát vaø hình daùng cuûa maùi doác cho tröôùc, ngöôøi hoïc coù theå tính toaùn nhanh vaø ñaày ñuû caùc thoâng soá caàn thieát ñeå ñaùnh giaù oån ñònh cuûa moät maùi doác. Vaän duïng vaøo ñieàu kieän maùi doác chòu aûnh höôûng baát lôïi nhö : coù aùp löïc thuûy ñoäng do doøng thaám, do caùc kieåu hoaït taûi treân löng maùi doác (maët ñaát ), möa luõ keùo daøi gaây saït lôû… 1. Ñaët vaán ñeà: Maùi doác laø maët nghieâng giôùi haïn cuûa moät khoái ñaát töï nhieân hay nhaân taïo. Maùi doác cuûa ñaát hình thaønh do töï nhieân, hoaëc coøn laïi sau quaù trình ñaøo hoá moùng coâng trình, hoaëc khi ñaép neàn ñöôøng hay ñaäp ñaát. Troïng löïc (tónh taûi hay hoaït taûi) hay löïc thuûy ñoäng coù khuynh höôùng gaây ra söï maát ñi tính oån ñònh hình daùng cuûa ñoä doác maùi. Söï phaù hoaïi ñoù coù theå laø moät söï tröôït xoay, tröôït phaúng, hay vöøa quay vöøa saït lôû phaúng. Nhieäm vuï cuûa chöông naøy laø qua caùc phaân tích, tính toaùn caùch naøo ñoù ñeå ñaùnh giaù khaû naêng xaûy ra söï phaù hoaïi do maát oån ñònh, thoâng qua vieäc ñaùnh giaù moät heä soá goïi laø heä soá an toaøn oån ñònh, xeùt trong baøi toaùn bieán daïng phaúng. 2. Phaân giaûi baøi toaùn oån ñònh khi ϕ=0: Chuùng ta seõ bieåu thò theo öùng suaát toång coäng, ñaát laø baõo hoøa nöôùc vaø caùc thoâng soá cuûa ñaát laø khoâng thoaùt nöôùc (chaúng haïn nhö ngay sau khi môùi xaây döïng). Chæ xeùt caân baèng ñoái vôùi söï xoay quanh moät taâm naøo ñoù maø thoâi. Söï maát oån ñònh laø do troïng löôïng toång coäng cuûa khoái ñaát naèm treân maët tröôït. Ñeå ñaït ñöôïc caân baèng, söùc choáng caét phaûi ñöôïc huy ñoäng doïc theo maët tröôït: (7-1) τ m = τ f / F = cu / F trong ñoù F goïi laø heä soá an toaøn oån ñònh (töø nay vieát taét laø HSATOÅÑ).
  7. Phaân giaûi baøi toaùn oån ñònh khi ϕ = 0 Oån ñònh cuûa maùi doác O r d cu W Hình 7-1: Caùc thoâng soá chính cuûa maùi doác cung tröôït troøn, khi ϕu = 0 Laáy caân baèng tónh veà Moâmen cuûa taát caû nhöõng löïc quanh taâm quay O, ta coù: cu (7-2a) Wd = Lr Fa cL r (7-2b) Suy ra : F= u a Wd Neáu coù baát cöù löïc ngoaøi naøo hoaëc hieän töôïng gì taùc duïng theâm vaøo, thì moâmen cuûa chuùng phaûi ñöôïc keå vaøo; thí duï nhö ôû thöïc teá, hieän töôïng xuaát hieän veát nöùt treân maët ñaát treân ñænh maùi doác laøm giaûm cung tröôït (toång söùc choáng caét giaûm bôùt), chöùa nöôùc trong khe nöùt laøm giaûm ñoä beàn (khi ñoä aåm taêng, chæ soá deûo taêng, löïc dính giaûm) vaø aùp löïc nöôùc taùc ñoäng theâm khaû naêng tröôït. Suy luaän: - Baát cöù taùc ñoäng naøo laøm gia taêng maãu soá, hoaëc giaûm löïc dính cu hoaëc khe nöùt laøm giaûm La (töû soá) F giaûm xuoáng; vaø ngöôïc laïi. - Möa luõ keùo daøi, laøm gia taêng W, gaây saït lôû do heä soá an toaøn oån ñònh giaûm, - Treân löng maùi doác coù taûi troïng, dó nhieân heä soá an toaøn oån ñònh giaûm xuoáng. 3. Phöông phaùp phaân laùt (phaân maûnh): - Baét ñaàu baèng vieäc giaû thieát moät maët tröôït coù theå xaûy ra. Ñoù laø moät cung troøn, taâm O baùn kính r. - Khoái ñaát naèm treân cung tröôït ñöôïc chia thaønh moät loaït caùc maûnh thaúng ñöùng coù chieàu roäng b vaø chieàu cao hi cao thaáp tuøy theo vò trí cuûa chuùng trong khoái tröôït. Ñaùy cuûa caùc maûnh laø moät phaân ñoaïn cung troøn, nhöng gaàn ñuùng, ta giaû thieát laø ñoaïn thaúng, nghieâng vôùi phöông naèm ngang moät goùc αi
  8. Oån ñònh cuûa maùi doác Phöông phaùp phaân maûnh Heä soá an toaøn oån ñònh ñöôïc ñònh nghóa laø tyû soá cuûa ñoä beàn choáng caét chia cho öùng suaát - caét phaûi ñöôïc huy ñoäng sao cho ñuû ñeå duy trì ñieàu kieän caân baèng giôùi haïn: τf F= (7-3) τm heä soá naøy phaûi gioáng nhau cho moãi maûnh, ngaàm hieåu laø phaûi coù söï tì choáng hoã töông giöõa caùc maûnh, hay noùi caùch khaùc, nhöõng löïc phaûi taùc ñoäng giöõa nhöõng maûnh. Nhöõng löïc taùc ñoäng leân moät maûnh goàm coù: - • Troïng löôïng baûn thaân maûnh ñang xeùt; • Löïc phaùp tuyeán toång coäng taùc ñoäng leân ñaùy maûnh; trong tröôøng hôïp toång quaùt, löïc naøy goàm hai thaønh phaàn laø löïc phaùp tuyeán höõu hieäu ( do söôøn haït caáu truùc, trò soá baèng σ’l ) vaø löïc (do nöôùc loã roãng, trò soá baèng ul ) ôû taâm cuûa ñaùy ; • Löïc caét ôû ñaùy maûnh; • Hai löïc phaùp tuyeán ôû hai beân maët beân thaúng ñöùng cuûa maûnh, E1 vaø E2; • Löïc caét treân maët hoâng, X1 vaø X2 Giaû thieát laø boû qua löïc noäi boä giöõa caùc maûnh taùc ñoäng leân nhau X1, X2 , E1 vaø E2; - Ta xeùt moâmen quanh taâm O cuûa caùc löïc taùc ñoäng treân maûnh thöù i - Cung tröôït troøn W r isinαi X1 X2 E2 xoay bi E1 αi Ti uli i N N’ PHAÂN MAÛNH THÖÙ i τ ri Hình 7-2: Caùc thuû tuïc baét buoäc veà hình daïng vaø löïc duøng trong tính toaùn oån ñònh theo phöông phaùp phaân maûnh li Σ Tr = Σ Wr. sinαi τf T = τm l = l F τf l = Σ Wr. sinαi Σ F
  9. Oån ñònh cuûa maùi doác Phöông phaùp phaân maûnh Vì τ = σ’tanϕ’ + c’ neân ta coù bieåu thöùc cuûa HSATOÂÑ laø : (c'+σ ' tan ϕ ' )l F= (7-4) W sin α i c ' L a + tan ϕ ' ∑ N ' (7-5) F= ∑ W sin α i Bieåu thöùc cuûa F coù daïng phaân soá maø töû soá laø moät haøm cuûa söùc choáng caét vaø maãu soá laø moät trò soá cuûa troïng löïc (hay taùc ñoäng löïc thuûy ñoäng hoaëc löïc nöôùc loã roãng ). Toång Σli = La laø toång chieàu daøi cung tröôït, bieåu thöùc treân chæ gaàn ñuùng ôû choã xaùc ñònh N’. Ñoái vôùi moät cung tröôït cho tröôùc thì giaù trò cuûa F tuøy thuoäc vaøo caùch öùôùc tính toaùn löïc N’. LÔØI GIAÛI CUÛA FELLENIUS (tính ra cung tröôït gaàn vôùi cung tröôït thöïc teá nhaát): c' L a + tan ϕ ' ∑ (W cos α − ul ) (7-6) N’ = Wcosα - ul --> F = ∑ W sin α i Giaù trò cuûa αi , Wcos αi , Wsin αi ñöôïc tính toaùn hoaëc ño baèng ñoà thò. Soá F nhoû nhaát öùng vôùi cung tröôït nguy hieåm nhaát (heä soá an toaøn ít nhaát). Lôøi giaûi naøy ñaït töø 80 ñeán 95% lôøi giaûi chính xaùc. Thaûo luaän: Sinh vieân quan saùt bieåu thöùc cuûa heä soá an toaøn oån ñònh kyõ seõ hieåu theâm raèng: Caùc taùc ñoäng baát lôïi nhö ñoä aåm ñaát taêng leân (möa luõ keùo daøi, aùp löïc thuûy ñoäng do doøng thaám, aûnh höôûng cuûa rung ñoäng, ñoäng ñaát… noùi chung laøm caùc thoâng soá ñoä beàn giaûm, cung tröôït thu nhoû hôn) daãn ñeán caùc soá haïng cuûa töø soá giaûm ñi. Ñoàng thôøi neân xem laïi caùc tröôøng hôïp toå hôïp taûi (chöông 2, muïc 6 caùch 2 veà taûi troïng toaøn boä, coù aùp löïc nöôùc loã roãng…) ñeå lieät keâ taûi troïng cho ñuùng. Lieät keâ taûi troïng ñuùng môùi ñaùnh giaù ñuùng oån ñònh cuûa maùi doác.Chæ coù moät ñieåm duy nhaát cuûa phöông phaùp Fellenius laø giaû thieát raèng löïc töông taùc giöõa caùc phaân maûnh laø zero. LÔØI GIAÛI CUÛA BISHOP Khaùc vôùi lôøi giaûi cuûa Fellenius, lôøi giaûi cuûa Bishop coù xeùt ñeán löïc töông taùc giöõa caùc phaân maûnh, nhöng giaû thieát chuùng ñeàu laø naèm ngang taát caû. ÔÛ hình 7-2, giaû söû phaân maûnh n =1. Xn – Xn+1 = 0 Toång löïc ñöùng (caét) caùc beân traùi vaø phaûi cuûa phaân maûnh thöù n En – En+1 ≠ 0 Löïc ngang caùc beân traùi vaø phaûi cuûa phaân maûnh 1 (c' l + N '. tan ϕ ' ) Phaân tích, caân baèng caùc löïc song song vôùi ñaùy phaân maûnh : T = F Giaûi nhöõng löïc theo phöông thaúng ñöùng: c' l N' W = N ' cos α + ul cos α + sin α + tan ϕ '. sin α F F c' l (7-7) sin α − ul cos α W− F ∴ N'= ( ) 1 (cos α + tan ϕ '. sin α ) F
  10. Oån ñònh cuûa maùi doác Moät soá tröôøng hôïp chuù yù Baèng vieäc thay l = b.sec α = b/ cos α, phöông trình (7-5) ñöôïc saép xeáp laïi nhö sau: sec α 1 ∑ [{c' b + (W − ub) tan ϕ ' } (7-8) F= ] ∑ W sin α tan ϕ ' 1 + (tan α ) F Thaûo luaän: • Taùc giaû Bishop tuy ñöa vaøo caùc löïc töông taùc giöõa caùc phaân maûnh (En – En+1), nhöng laïi cuõng cho raèng nhöõng löïc naøy chæ goùp nhöõng aûnh höôûng ít ñaùng keå leân heä soá an toaøn F. Phöông phaùp Bishop laø moät phöông phaùp deã tính toaùn, laïi cho keát quaû laø moät cung tröôït nguy hieåm nhaát raát saùt vôùi cung tröôït thöïc teá. Vì vaäy, ngöôøi hoïc neân trang bò phöông phaùp Bishop naøy ñeå duøng veà sau. • Khi coù aùp löïc nöôùc loã roãng taùc ñoäng leân toaøn cung tröôït, thaønh phaàn W trong coâng thöùc (7-8) bò giaûm ñi moät löôïng nhoû hôn 1, vaø ñöøng quyeân duøng dung troïng baõo hoøa γBH. • Bôûi vì caùc tính toaùn cöù laäp ñi laäp laïi vaø caàn thöû nhieàu cung tröôït (theo ñoù coù nhieàu taâm tröôït), neân phöông phaùp phaân maûnh noùi chung vaø phöông phaùp Bishop noùi rieâng raát caàn ñöôïc laäp trình treân maùy tính. Cung tröôït naøo coù F nhoû nhaát, ñoù chính laø cung tröôït nguy hieåm nhaát. • Vaán ñeà caùc löïc töông taùc giöõa caùc phaân maûnh ñöôïc giôùi haïn khoâng trình baøy trong giaùo trình naøy. Sinh vieân coù theå nhaän ñöôïc taøi lieäu töø taùc giaû ñeå ñoïc theâm neáu caàn. 4. Moät soá tröôøng hôïp caàn chuù yù: 4.1 Aûnh höôûng cuûa veát nöùt treân ñænh maùi ñaát Ñoái vôùi ñaát dính, treân maët ñænh maùi thöôøng xuaát hieän veát nöùt gaàn nhö thaúng ñöùng, ñoä saâu: Hc = 2c cot (45o - ϕ/2)/γ Veát nöùt Cung tröôït vì vaäy ruùt ngaén laïi khieán cho löïc choáng Pnuoc 2c u tröôït giaûm ñi , ñoàng thôøi khoái gaây tröôït cuõng beù ñi γ neân löïc gaây tröôït cuõng nhoû hôn. Hai yeáu toá naøy aûnh Hình 7-3: Veát nöùt ôû löng höôûng ra sao ñeán heä soá oån ñònh thì cuõng coøn phaûi maùi doác ñaát dính qua tính toaùn cuï theå môùi coù keát luaän ñöôïc, tuy nhieân trong thieát keá sô boä, thöôøng boû qua hieän töôïng naøy. ÔÛ ñaây, caàn löu yù laø khi xuaát hieän veát nöùt thì nöôùc möa xaâm nhaäp laøm giaûm cöôøng ñoä cuûa ñaát vaø aùp löïc thuûy tónh trong veát nöùt laøm cho maùi ñaát deã maát oån ñònh hôn. 4.2 Aûnh höôûng cuûa aùp löïc thuûy ñoäng: Veà taùc duïng cuûa troïng löïc: Doøng thaám phaân chia maùi ñaát thaønh hai vuøng: Vuøng beân treân ñöôøng no nöôùc (duøng dung troïng töï nhieân ) vaø vuøng beân döôùi ñöôøng no nöôùc ( duøng dung troïng ñaåy noåi); Veà taùc duïng cuûa aùp löïc thuûy ñoäng: Taùc duïng cuûa aùp löïc thuûy ñoäng leân phaân toá ñôn vò nhö moät löïc theå tích: S = γnuoc i (7-9) Trong ñoù γnuoc laø dung troïng cuûa nöôùc, vaø i laø gradien thuûy löïc trong phaïm vi ñaát.
  11. Oån ñònh cuûa maùi doác Moät soá tröôøng hôïp chuù yù Toång aùp löïc cuûa thuûy ñoäng (seepage) taùc duïng leân phaàn ñaát naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm cuûa khoái laêng theå tröôït ñöôïc tính gaàn ñuùng baèng coâng thöùc sau: ΣS = γnuoc im A A laø dieän tích cuûa phaàn ñaát naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm cuûa laêng theå tröôït; coøn im laø ñoä doác thuûy löïc trung bình cuûa doøng thaám trong phaïm vi laêng theå tröôït , gaàn ñuùng coù theå xem ñoä doác cuûa ñöôøng thaúng DE. Ñieåm ñaët cuûa löïc thuûy ñoäng laø taïi troïng taâm cuûa phaàn maët tröôït naèm döôùi möïc nöôùc ngaàm. Löïc thuûy ñoäng gaây ra thaønh phaàn moâmen gaây tröôït laø ΣS. y = γW im A. y vôùi y laø cöï ly töø taâm cung tröôït ñeán ñöôøng thaúng coù phöông truøng vôùi phöông cuûa löïc ΣS. Hình 7-4: maùi doác coù aùp löïc thuûy ñoäng Ñöôøng thaám ∑S r (∑ c i l i + ∑ N i tan ϕ i ) (7-10) Coâng thöùc cuûa heä soá an toaøn oån ñònh laø : F = r ∑ Ti + ∑ Sy Khi coù söï xuaát hieän cuûa aùp löïc thuûy ñoäng thì heä soá an toaøn oån ñònh giaûm ñi (do maãu soá taêng leân veà trò soá). 4.3 Aûnh höôûng cuûa taàng ñaát yeáu trong phaïm vi laêng theå tröôït Khi taïi moät ñoä saâu khoâng lôùn laém cuûa neàn coù moät taàng ñaát yeáu, thì maët tröôït khoâng coøn laø cung troøn maø coù moät phaàn ñi qua taàng ñaát yeáu. Khi ñoù, tính toaùn ñöôïc tieán haønh nhö sau: Xem cung tröôït ñöôïc taïo bôûi hai cung troøn AB vaø CD, coøn BC laø ñoaïn thaúng ñi qua taàng ñaát yeáu.
  12. Oån ñònh cuûa maùi doác ∆E Ña giaùc löïc Cung tröôït troøn R h W xoay W A cl cl B’ L ϕ R PHAÂN MAÛNH THÖÙ i Ea D C’ W Ep C B ←LÔÙP ÑAÁT YEÁU Hình 7-5: Ttính toaùn oån ñònh maùi doác khi coù lôùp ñaát yeáu beân döôùi cung tröôït. Maët khaùc laïi xem raèng laêng theå tröôït chòu taùc duïng cuûa caùc löïc theo phöông naèm ngang nhö sau: Löïc gaây tröôït Ea (aùp löïc ñaát chuû ñoäng) cuûa khoái ABB’, löïc choáng ñaåy ngang (töùc aùp löïc ñaát bò ñoäng) cuûa khoái C’CD vaø löïc choáng tröôït S (löïc ma saùt) sinh ra do khoái löôïng baûn thaân cuûa khoái B’BCC’. Vaäy heä soá an toaøn oån ñònh laø : (Ep + S) F= (7-11) Ea Trong ñoù S = Wtanϕ + cL W troïng löôïng khoái ñaát B’BCC’. C vaø ϕ laø löïc dính vaø goùc noäi ma saùt cuûa ñaát yeáu; L laø ñoä daøi cuûa ñoaïn BC Ñeå tìm caùc trò soá cuûa caùc aùp löïc chuû ñoäng Ea cuûa khoái tröôït ABB’ vaø bò ñoäng Ep do khoái ñaát tröôït C’CD sinh ra, ta phaân caùc khoái naøy thaønh caùc laùt maûnh baèng caùc maët thaúng ñöùng vaø sau ñoù veõ caùc ña giaùc löïc cuûa moãi maûnh ñeå xaùc ñònh löïc gaây tröôït vaø löïc choáng tröôït cuûa moãi maûnh. Toång hôïp caùc löïc ñoù cho ta trò soá Ea vaø Ep. Maët tröôït nguy hieåm nhaát xaùc ñònh baèng caùch thöû daàn. Tröôùc heát laáy ñieåm B baát kyø, sau ñoù laáy ñieåm C1 C2 roài laàn löôït veõ caùc maët tröôït ñi qua B vaø C1, C2. Tính caùc trò soá (Ep+S)i töông öùng vôùi maët tröôït ñoù vaø veõ ñöôøng cong quan heä giöõa (Ep+S)i vôùi vò trí caùc ñieåm Ci. Ñieåm thaáp nhaát cuûa ñöôøng cong naøy (ñieåm C) öùng vôùi cung tröôït coù truï soá (Ep+S)i nhoû nhaát töùc cuõng laø coù heä soá an toaøn nhoû nhaát khi B cuûa maët tröôït ñaõ ñöôïc choïn tröôùc. Sau ñoù, neáu öùng vôùi caùc ñieåm C ñaõ choïn tröôùc, vaø cho ñieåm B thay ñoåi, trò soá ∆S seõ taêng hay giaûm; nhöng khoâng laûm thay ñoåi vò trí ñieåm C coù Ep+S nhoû nhaát. Vì vaäy ñeå tính Ep tröôùc heát caàn giaû thieát vò trí ñieåm B sau ñoù tìm vò trí ñieåm C ñeå (Ep+S) laø coù trò soá nhoû nhaát.
  13. Oån ñònh cuûa maùi doác Moät soá tröôøng hôïp chuù yù Sau khi xaùc ñònh ñöôïc vò trí ñieåm C thì ta thay ñoåi vò trí ñieåm B vaø xem raèng maët tröôït nguy hieåm nhaát ñi qua ñieåm C. Veõ caùc maët tröôït ñi qua caùc ñieåm B1, B2 vaø ñieåm C ñaõ tìm ñöôïc ôû treân, roài tính ra trò soá cuûa Ea vaø S öùng vôùi caùc maët tröôït giaû ñònh. Sau ñoù theo coâng thöùc (7-5) tìm ra heä soá oån ñònh vaø veõ ñöôøng quan heä giöõa vò trí caùc ñieåm B vaø trò soá F , töø ñoù tìm ñöôïc F nhoû nhaát vaø vò trí maët tröôït nguy hieåm nhaát. Thí duï tính toaùn 7.1: Maùi doác 45o ñöôïc ñaøo ñeán ñoä saâu 8m saâu trong ñaát seùt baõo hoøa nöôùc coù dung troïng γ = 19 kN/m3. Söùc choáng caét trung bình (laáy ñaïi dieän) laø cu= 65 kN/m2 vaø ϕu = 0o. Xaùc ñònh heä soá an toaøn cuûa maùi doác naøy. Giaûi: Nhôø caùc tính toaùn löôïng giaùc treân goùc, chieàu cao maùi doác, ta coù theå ruùt ra caùc thoâng soá hình hoïc nhö treân hình veõ beân. Dieän tích hình ABCD laø 70m2 (gaàn ñuùng) Troïng löôïng cuûa khoái ñaát ABCD laø = 70 m2 x 19 kN/m3 = 1330 kN/m Ñeå xaùc ñònh troïng taâm hình phaúng ABCD, coù theå duøng caùch chia hình ñoù treân giaáy oâ ly, tính Moâmen tónh theo truïc thaúng ñöùng cuûa caùc phaàn X= n ∑ w1 X 1 + w2 X 2 + w3 X 3 + ... + wi X i i =1 = 4.5m w3 n ∑ wi w2 X3 i =1 X2 o Goùc AOC laø 89,5 vaø baùn kính laø 12.1m w1 X1 Cung tröôït daøi s = rϕ (ϕ =89,5o ñöôïc ñoåi ra radian) = 18.9 m Hình 7-6 [1]:Thí duï veà tính toaùn heä soá an Heä soá an toaøn ñöôïc tính theo coâng thöùc : toaøn Oån ñònh maùi doác. Caùch tính troïng taâm cu La r F= Wd 65 x 18.9 12.1 = = 2.48 1330 4.5 Thaûo luaän: Ñaây laø heä soá an toaøn cho maët tröôït thöû laàn thöù nhaát, khoâng haún laø maët tröôït nguy hieåm nhaát (laø maët tröôït öùng vôùi heä soá an toaøn laø nhoû nhaát, töùc ít an toaøn nhaát). Caùc sinh vieân laäp laïi trình töï cho caùc maët ABCD khaùc (hieån nhieân, laø seõ coù töông öùng moät taâm xoay khaùc) seõ
  14. Oån ñònh cuûa maùi doác tính laïi quaù trình nhö treân, ñeå sau cuøng seõ ra ñöôïc moät trò soá cuûa heä soá an toaøn khaùc. Cöù theá, seõ choïn ñöôïc heä soá an toaøn nhoû nhaát trong soá caùc trò soá cuûa heä soá an toaøn. Caùc sinh vieân coù theå taäp laøm treân maùy tính, cuï theå laø laäp trình cho caùc böôùc tính toaùn coù tính laëp laïi nhö treân.Böôùc tính toaùn hôi raéc roái laø ôû phaàn tính d, töùc khoaûng caùch giöõa taâm xoay (taâm cuûa cung tröôït troøn) ñeán troïng taâm cuûa khoái ABCD. Giaûi quyeát baèng giaáy keû ly ñeå nhaäp vaøo maùy baèng tay cuõng nhanh, vaø linh hoaït. Coù theå laøm treân Excel cuõng raát toát. Nhö vaäy, baûn thaân sinh vieân coù ñöôïc moät coâng cuï rieâng cuûa mình ñeå duøng sau naøy. Giôùi thieäu coâng thöùc cuûa Taylor [1] ñeå tính heä soá an toaøn oån ñònh nhoû nhaát cuûa maùi doác ñaát cu NS = dính: (trò soá NS naøy phuï thuoäc goùc nghieâng β vaø thöøa soá chieàu cao maùi doác D – FγH Xem hình treân toaùn ñoà) sau: Hình 7-7: Toaùn ñoà Taylor duøng ñeå tính heä soá an toaøn oån ñònh cuûa maùi doác khi xem ϕu = 0 ÔÛ thí duï treân, tính theo toaùn ñoà Taylor, β = 45o vaø D xem laø khaù ñuû lôùn. Tra toaùn ñoà Ns = 0.18 Ruùt ra F = 2.37 4.4 Giôùi thieäu moät soá phöông phaùp ñoà giaûi: Caùc phöông phaùp ñoà giaûi nhieàu khi coù theå giuùp giaûm bôùt khoái löôïng tính toaùn, ñoàng thôøi cuõng ñaït yeâu caàu kyõ thuaät. Coù theå keå phöông phaùp Goldstein, phöông phaùp voøng troøn ma saùt…Caùc sinh vieân coù theå tham khaûo ôû caùc taøi lieäu [1], [2], [3] ñeå bieát theâm. 5. Oån ñònh cuûa maùi doác baèng ñaát rôøi
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2